(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路と、
この原料ガス噴出流路を取り囲むように環状配置された複数の小口径流路からなり、この小口径流路から助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路と、
前記原料ガス噴出流路及び前記助燃性ガス噴出流路を内包し、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路と、
前記可燃性ガス噴出流路の外側に同心円上に設けられ、ガスを層状に噴出する外側ガス噴出流路とを備え、
前記可燃性ガス及び前記助燃性ガスを噴出させ、この可燃性ガス及び助燃性ガスからなる火炎中に前記原料ガスを供給することにより合成されたガラス微粒子をターゲットロッドに堆積させるガラス微粒子合成用バーナにおいて、
前記複数の小口径流路から噴出される助燃性ガスが前記原料ガス噴出流路から噴出される原料ガスの噴出軸上で焦点を結ぶように前記助燃性ガス噴出流路が配置され、
前記外側ガス噴出流路は、シールガスを噴出するシールガス噴出流路と、前記シールガス噴出流路の外側に設けられた助燃性ガスを噴出する補助助燃性ガス噴出流路を備え、前記シールガス噴出流路および前記補助助燃性ガス噴出流路の噴出端が、前記助燃性ガス噴出流路の噴出端よりも、前記原料ガスの噴出方向下流側に位置していることを特徴とするガラス微粒子合成用バーナ。
【請求項２】
原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路と、
この原料ガス噴出流路を取り囲むように環状配置された複数の小口径流路からなり、この小口径流路から助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路と、
前記原料ガス噴出流路及び前記助燃性ガス噴出流路を内包し、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路とを備え、
前記可燃性ガス及び前記助燃性ガスを噴出させ、この可燃性ガス及び助燃性ガスからなる火炎中に前記原料ガスを供給することにより合成されたガラス微粒子をターゲットロッドに堆積させるガラス微粒子合成用バーナにおいて、
前記助燃性ガス噴出流路が、多重環状構造を有し、
同一環状構造を構成する前記複数の小口径流路から噴出される助燃性ガスが前記原料ガス噴出流路から噴出される原料ガスの噴出軸上で焦点を結ぶように前記助燃性ガス噴出流路が配置され、
外側の環状構造を構成する助燃性ガス噴出流路の噴出端が、内側の環状構造を構成する助燃性ガス噴出流路の噴出端よりも、前記原料ガスの噴出方向下流側に位置していることを特徴とするガラス微粒子合成用バーナ。
【請求項３】
前記多重環構造を構成するそれぞれの助燃性ガス噴出流路が、前記原料ガス噴出流路から噴出される原料ガスの噴出軸上で異なる複数の焦点を結ぶように配置され、
前記それぞれの助燃性ガス噴出流路の噴出端が、前記複数の焦点よりも上流側に位置していることを特徴とする請求項２に記載のガラス微粒子合成用バーナ。
【請求項４】
前記多重環構造を構成するそれぞれの助燃性ガス噴出流路が、前記原料ガス噴出流路から噴出される原料ガスの噴出軸上で単一焦点を結ぶように配置され、
前記それぞれの助燃性ガス噴出流路の噴出端が、前記単一焦点よりも上流側に位置していることを特徴とする請求項２に記載のガラス微粒子合成用バーナ。
【請求項５】
前記可燃性ガス噴出流路の外側に同心円上に設けられ、ガスを層状に噴出する外側ガス噴出流路を備え、前記外側ガス噴出流路は助燃性ガスを噴出する補助助燃性ガス噴出流路を備えることを特徴とする請求項２から４の何れか一項に記載のガラス微粒子合成用バーナ。
【請求項６】
前記ガラス微粒子合成用バーナは、メインバーナとサブバーナとを有し、前記サブバーナに前記外側ガス噴出流路が設けられていることを特徴とする請求項１または５に記載のガラス微粒子合成用バーナ。
【請求項７】
前記外側ガス噴出流路は、前記原料ガス噴出流路から噴出される原料ガスの噴出軸上で焦点を結ぶように前記助燃性ガス噴出流路から噴出される助燃性ガスの角度よりも大きな角度で、前記原料ガスの噴出軸上に向けてガスを噴出させることを特徴とする請求項１または５または６に記載のガラス微粒子合成用バーナ。
【請求項８】
前記ガラス微粒子合成用バーナは、当該ガラス微粒子合成用バーナの先端部の外側に設けられた保護フードを備え、前記保護フードは、開口端に向かって細くなるテーパ形状を有することを特徴とする請求項１、または請求項５〜７の何れか一項に記載のガラス微粒子合成用バーナ。
【請求項９】
前記ガラス微粒子合成用バーナは、当該ガラス微粒子合成用バーナの先端部の外側に設けられた保護フードを備え、前記保護フードは、開口端に向かって細くなるテーパ部と、前記テーパ部に連続して開口端に向かって太くなる逆テーパ部を備えるくびれ形状を有することを特徴とする請求項１、または請求項５〜７の何れか一項に記載のガラス微粒子合成用バーナ。
【請求項１０】
前記ガラス微粒子合成用バーナは、当該ガラス微粒子合成用バーナの先端部の外側に設けられた保護フードを備え、前記保護フードは、空気を層状に噴出するエア噴出流路を備えており、
前記エア噴出流路は、前記原料ガス噴出流路から噴出される原料ガスの噴出軸上で焦点を結ぶように前記助燃性ガス噴出流路から噴出される助燃性ガスの角度よりも大きな角度で、前記原料ガスの噴出軸上に向けて前記空気を噴出させることを特徴とする請求項１、または請求項５〜９の何れか一項に記載のガラス微粒子合成用バーナ。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れか一項に記載のガラス微粒子合成用バーナを用いて、可燃性ガス及び助燃性ガスからなる火炎中に前記原料ガス噴出流路から原料ガスを供給することによりガラス微粒子を合成し、合成されたガラス微粒子をターゲットロッドに堆積させることを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法。
【請求項１２】
内側の環状構造を構成する助燃性ガス噴出流路から噴出させる助燃性ガスの速度を、外側の環状構造を構成する助燃性ガス噴出流路から噴出させる助燃性ガスの速度よりも速くすることを特徴とする請求項１１に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ母材を製造する際に用いられるガラス微粒子合成用バーナ（以下、バーナ）及びこのバーナを用いたガラス微粒子堆積体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な光ファイバの製造方法として、気相軸付け法（ＶＡＤ：Vapor-phase Axial Deposition）、外付け気相成長法（ＯＶＤ：Outside Vapor Deposition）、内付け化学気相成長法（ＭＣＶＤ：Modified Chemical Vapor Deposition）などの気相合成法、又はこれらを組み合わせた方法が知られている。
【０００３】
ＯＶＤ法によるクラッド合成では、バーナにより、ＳｉＣｌ４等の原料ガス、Ｈ２等の可燃性ガス及び助燃性ガスであるＯ２が供給され、酸水素火炎中で原料ガスが火炎加水分解反応することによりガラス微粒子が合成される。ターゲットロッドを軸中心に回転させながら、バーナとターゲットロッドを長手方向に相対移動させることで、ターゲットロッドの外周面にガラス微粒子（スート）が堆積され、スート体が形成される。
そして、形成されたスート体を高温で加熱して脱水・焼結することにより、透明ガラス化された光ファイバ母材が製造される。また、この光ファイバ母材を加熱して紡糸することにより、光ファイバが製造される。なお、ターゲットロッドには、例えばＶＡＤ法により作製されたコア母材が用いられる。
【０００４】
上述したＯＶＤ法に用いられるバーナとしては、可燃性ガス噴出流路の中心に原料ガス噴出流路を配置し、この原料ガス噴出流路を取り囲むように、可燃性ガス流出路内に複数の小内径助燃性ガス噴出流路を環状に配置したバーナ（いわゆるマルチノズルバーナ、例えば特許文献１〜４）、或いはガス流出口が同心円状に配置されているいわゆる多重菅バーナが知られている（例えば特許文献５、６）。特に、特許文献２には、多重に環状配置された助燃性ガス噴出流路から噴出される助燃性ガスが、原料ガスの噴出軸上においてそれぞれ異なる焦点を結ぶようにすることにより、ガラス微粒子の堆積効率を向上させている（いわゆる多焦点型バーナ）。具体的には、外側に環状配置された助燃性ガス噴出流路からの助燃性ガスの焦点距離（原料ガス噴出端から焦点までの距離）が、内側に環状配置された助燃性ガス噴出流路からの助燃性ガスの焦点距離よりも長くなるようにしている。
また、特許文献６、７には、ＯＶＤ法を利用して光ファイバ母材を製造する際に、ターゲットロッドの長手方向に複数のバーナを配置する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２９７５９号公報
【特許文献２】特開平５−３２３１３０号公報
【特許文献３】特開昭６２−１８７１３５号公報
【特許文献４】特開平６−０７２７３３号公報
【特許文献５】特開昭６１−１８３１４０号公報
【特許文献６】特開平９−１３２４１５号公報
【特許文献７】特開平３−２２８８４５号公報
【特許文献８】特開平１０−１５８０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年では、光ファイバの需要が飛躍的に増加していることに伴い、より大型の光ファイバ母材をより短時間で製造し、低コスト化することが要求されている。
一般に、ガラス微粒子の堆積速度を向上させるためには、原料ガス噴出流路から大量の原料ガスを火炎内に噴出させ、効率よく反応させて堆積させる必要がある。原料ガスを大量に噴出する手法としては、例えば、原料ガス噴出流路の口径を拡大する方法と、原料ガスの流速を速くする手法が知られている。
【０００７】
しかしながら、前者の手法では、原料ガス噴出流路の口径を拡大するに従い、原料ガス流の外縁部と中心部とでガラス微粒子の合成反応進行度合いの差が大きくなり、特に中心部におけるガラス微粒子の生成速度が遅くなる。原料ガス流の周囲から熱及び反応に必要な水分等が供給されることにより、原料ガス流の外縁部から中心部に向かってガラス微粒子の合成反応が進むためである。そして、このような不均一な粒子生成状態で原料ガス流がターゲットロッドに到達すると、ガラス微粒子の堆積効率が低下してしまう。
【０００８】
一方、後者の手法では、原料ガスの流速を速くするに従い、原料ガスが火炎加水分解反応するための時間が十分確保できなくなる。そのため、原料ガス流全体でガラス微粒子の合成が不十分な状態のままターゲットロッドに到達することとなり、ガラス微粒子の堆積効率が大きく低下してしまう。この場合、原料ガス流の温度を上げることで、問題が解消されると考えられる。ただし、原料ガス流の温度を上げると、ガラス微粒子の合成反応が促進される一方で、生成されたガラス微粒子が揮発しやすくなってしまうため、原料ガス流の温度を適正な範囲に留める必要がある。
特許文献２に記載の多焦点型バーナでは、原料ガス噴出軸上において、助燃性ガスが複数の焦点を結ぶように噴出されるので、原料ガスが複数回にわたって高温となる焦点位置を通過する。したがって、原料ガスの温度を効率よく上げるのにより好適な構造といえる。しかしながら、焦点近傍で温度が上がる特性上、可燃性ガス中で多数の助燃性ガス流が集中して温度が上がり過ぎた場合には、焦点付近でガラス微粒子が急激に揮発して堆積効率が低下するという問題もある。
【０００９】
つまり、より多くの原料ガスを均一に効率よく反応させ、ターゲットロッドへの堆積に好適なガラス微粒子を多量に合成するためには、原料ガス流の中心部と外縁部とで同程度のレベルで粒子化反応が進むように原料ガス流の断面積を小さくすること、原料ガス流に十分なＨ２Ｏを供給すること、原料ガス流を素速く昇温することに加えて、原料ガス流の外縁部で合成されるガラス微粒子が揮発しない適正な温度範囲で長時間保持する必要がある。
【００１０】
また、特許文献６、７のように、ターゲットロッドの長手方向に複数のバーナを並べて配設する手法は、短時間でスート体を形成できるという点で有効である。しかしながら、個々のバーナ堆積能力のわずかな差異によりスート体及びこれを透明ガラス化した光ファイバ母材の外径変動が生じやすいという欠点がある。特許文献７では、堆積量検出機構（ＣＣＤカメラ）により外径変動を検出して修正するようにしているが、バーナの制御が複雑となる上、製造設備も複雑な構造となってしまう。
このように、従来の手法では、光ファイバ母材の大型化、低コスト化に応えることが困難となっている。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、光ファイバ母材の製造において良質なスート体を短時間で効率的に形成し、製造コストを低減できるガラス微粒子合成用バーナ及びガラス微粒子堆積体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路と、
この原料ガス噴出流路を取り囲むように環状配置された複数の小口径流路からなり、この小口径流路から助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路と、
前記原料ガス噴出流路及び前記助燃性ガス噴出流路を内包し、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路と、
前記可燃性ガス噴出流路の外側に同心円上に設けられ、ガスを層状に噴出する外側ガス噴出流路とを備え、
前記可燃性ガス及び前記助燃性ガスを噴出させ、この可燃性ガス及び助燃性ガスからなる火炎中に前記原料ガスを供給することにより合成されたガラス微粒子をターゲットロッドに堆積させるガラス微粒子合成用バーナにおいて、
前記複数の小口径流路から噴出される助燃性ガスが前記原料ガス噴出流路から噴出される原料ガスの噴出軸上で焦点を結ぶように前記助燃性ガス噴出流路が配置され、
前記外側ガス噴出流路は、シールガスを噴出するシールガス噴出流路と、前記シールガス噴出流路の外側に設けられた助燃性ガスを噴出する補助助燃性ガス噴出流路を備え、前記シールガス噴出流路および前記補助助燃性ガス噴出流路の噴出端が、前記助燃性ガス噴出流路の噴出端よりも、前記原料ガスの噴出方向下流側に位置していることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路と、
この原料ガス噴出流路を取り囲むように環状配置された複数の小口径流路からなり、この小口径流路から助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路と、
前記原料ガス噴出流路及び前記助燃性ガス噴出流路を内包し、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路とを備え、
前記可燃性ガス及び前記助燃性ガスを噴出させ、この可燃性ガス及び助燃性ガスからなる火炎中に前記原料ガスを供給することにより合成されたガラス微粒子をターゲットロッドに堆積させるガラス微粒子合成用バーナにおいて、
前記助燃性ガス噴出流路が、多重環状構造を有し、
同一環状構造を構成する前記複数の小口径流路から噴出される助燃性ガスが前記原料ガス噴出流路から噴出される原料ガスの噴出軸上で焦点を結ぶように前記助燃性ガス噴出流路が配置され、
外側の環状構造を構成する助燃性ガス噴出流路の噴出端が、内側の環状構造を構成する助燃性ガス噴出流路の噴出端よりも、前記原料ガスの噴出方向下流側に位置していることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のガラス微粒子合成用バーナにおいて、
前記多重環構造を構成するそれぞれの助燃性ガス噴出流路が、前記原料ガス噴出流路から噴出される原料ガスの噴出軸上で異なる複数の焦点を結ぶように配置され、
前記それぞれの助燃性ガス噴出流路の噴出端が、前記複数の焦点よりも上流側に位置していることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載のガラス微粒子合成用バーナにおいて、
前記多重環構造を構成するそれぞれの助燃性ガス噴出流路が、前記原料ガス噴出流路から噴出される原料ガスの噴出軸上で単一焦点を結ぶように配置され、
前記それぞれの助燃性ガス噴出流路の噴出端が、前記単一焦点よりも上流側に位置していることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項２から４の何れか一項に記載のガラス微粒子合成用バーナにおいて、
前記可燃性ガス噴出流路の外側に同心円上に設けられ、ガスを層状に噴出する外側ガス噴出流路を備え、前記外側ガス噴出流路は助燃性ガスを噴出する補助助燃性ガス噴出流路を備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項１または５に記載のガラス微粒子合成用バーナにおいて、
前記ガラス微粒子合成用バーナは、メインバーナとサブバーナとを有し、前記サブバーナに前記外側ガス噴出流路が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１または５または６に記載のガラス微粒子合成用バーナにおいて、
前記外側ガス噴出流路は、前記原料ガス噴出流路から噴出される原料ガスの噴出軸上で焦点を結ぶように前記助燃性ガス噴出流路から噴出される助燃性ガスの角度よりも大きな角度で、前記原料ガスの噴出軸上に向けてガスを噴出させることを特徴とする。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、請求項１、または請求項５〜７の何れか一項に記載のガラス微粒子合成用バーナにおいて、
前記ガラス微粒子合成用バーナは、当該ガラス微粒子合成用バーナの先端部の外側に設けられた保護フードを備え、前記保護フードは、開口端に向かって細くなるテーパ形状を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、請求項１、または請求項５〜７の何れか一項に記載のガラス微粒子合成用バーナにおいて、
前記ガラス微粒子合成用バーナは、当該ガラス微粒子合成用バーナの先端部の外側に設けられた保護フードを備え、前記保護フードは、開口端に向かって細くなるテーパ部と、前記テーパ部に連続して開口端に向かって太くなる逆テーパ部を備えるくびれ形状を有することを特徴とする。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、請求項１、または請求項５〜９の何れか一項に記載のガラス微粒子合成用バーナにおいて、
前記ガラス微粒子合成用バーナは、当該ガラス微粒子合成用バーナの先端部の外側に設けられた保護フードを備え、前記保護フードは、空気を層状に噴出するエア噴出流路を備えており、
前記エア噴出流路は、前記原料ガス噴出流路から噴出される原料ガスの噴出軸上で焦点を結ぶように前記助燃性ガス噴出流路から噴出される助燃性ガスの角度よりも大きな角度で、前記原料ガスの噴出軸上に向けて前記空気を噴出させることを特徴とする。
【００２３】
請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０の何れか一項に記載のガラス微粒子合成用バーナを用いて、可燃性ガス及び助燃性ガスからなる火炎中に前記原料ガス噴出流路から原料ガスを供給することによりガラス微粒子を合成し、合成されたガラス微粒子をターゲットロッドに堆積させることを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法である。
【００２４】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法において、
内側の環状構造を構成する助燃性ガス噴出流路から噴出させる助燃性ガスの速度を、外側の環状構造を構成する助燃性ガス噴出流路から噴出させる助燃性ガスの速度よりも速くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、原料ガス流の温度を、生成されたガラス微粒子の揮発が顕著とならない適正な範囲で高温にすることができるので、良質なスート体を短時間で効率的に形成することができる。したがって、大型の光ファイバ母材をより短時間で製造することができることとなり、光ファイバ母材の製造コストを格段に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態に係るバーナの構成を示す図である。
【図２】ＯＶＤ法によるスート形成工程の概略を示す図である。
【図３】比較例１で用いたバーナの構成を示す図である。
【図４】第１実施形態のバーナにおける助燃性ガス噴出端から補助助燃性ガス噴出端までの距離ｄＬと堆積速度の関係について示す図である。
【図５】第１実施形態のバーナの変形例の構成を示す図である。
【図６】第１実施形態のバーナの変形例の構成を示す図である。
【図７】第１実施形態のバーナの変形例の構成を示す図である。
【図８】第１実施形態のバーナの変形例の構成を示す図である。
【図９】第１実施形態のバーナの変形例の構成を示す図である。
【図１０】第１実施形態のバーナの変形例の構成を示す図である。
【図１１】第１実施形態のバーナの変形例の構成を示す図である。
【図１２】第２実施形態に係るバーナの構成を示す図である。
【図１３】比較例２で用いたバーナの構成を示す図である。
【図１４】第３実施形態に係るバーナの構成を示す図である。
【図１５】第４実施形態に係るバーナの構成を示す図である。
【図１６】比較例４で用いたバーナの構成を示す図である。
【図１７】第５実施形態に係るバーナの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るガラス微粒子合成用バーナ（以下、バーナ）の一例を示す図である。図１（ａ）にはバーナの長手方向の断面を模式的に示しており、図１（ｂ）には図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面を示している。
図１に示すように、バーナ１０は、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路１３内に、原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路１１及び助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路１２が配置されて構成されている。バーナ１０では、助燃性ガス噴出流路１２、可燃性ガス噴出流路１３からそれぞれ助燃性ガス、可燃性ガスを噴出させ、この助燃性ガス及び可燃性ガスからなる火炎中に原料ガスを供給することによりガラス微粒子を合成し、ターゲットロッドに堆積させる。
【００２８】
原料ガス噴出流路１１は、バーナ１０の中心（可燃性ガス噴出流路１３の中心）に配置されており、この原料ガス噴出流路１１の外側に同心状にシールガス噴出流路１６が配置されている。
【００２９】
助燃性ガス噴出流路１２は、原料ガス噴出流路１１の外側に等間隔で環状配置された６個の小口径流路で構成されている。また、助燃性ガス噴出流路１２から噴出される助燃性ガスは、原料ガスの噴出軸ＡＸ上において焦点距離ＬＦ（例えば２２０ｍｍ）の地点Ｆで焦点を結ぶように傾斜して配置されている。
助燃性ガス噴出流路１２の内径が小さいほど、少ないガス供給量で流速を速くすることができるが、内径が小さくなりすぎると流速を上げることが困難となる。一方で、助燃性ガス噴出流路１２の内径が大きくなると適切な助燃性ガス流速を得る為には多量の助燃性ガスが必要となり非経済的である。これより、助燃性ガス噴出流路１２の内径は０．５〜３ｍｍ、好ましくは１〜２ｍｍとする。
【００３０】
可燃性ガス噴出流路１３は、原料ガス噴出流路１１及び助燃性ガス噴出流路１２を内包する大口径流路で構成されている。可燃性ガス噴出流路１３の内径は、可燃性ガスとしてＨ２を使用する場合には２５〜６５ｍｍとするのが望ましい。可燃性ガスと助燃性ガスの適切な流速差を得る為である。
【００３１】
また、可燃性ガス噴出流路１３の外側には、ガスを層状に噴出する外側ガス噴出流路として、シールガスを噴出するシールガス噴出流路１４と助燃性ガスを層状に噴出する補助助燃性ガス噴出流路１５が同心状に配置されており、その外側に保護フード１７が配置されている。また、シールガス噴出流路１４の噴出端と補助助燃性ガス噴出流路１５の噴出端（補助助燃性ガス噴出端）１５ａは一致している。シールガスとしては、例えば、Ａｒ、Ｎ２などの不活性ガスが一般的に用いられる。なお、各噴出流路１２〜１６は、例えば石英ガラスやセラミックス等の耐熱性の高い材料で構成される。
【００３２】
第１実施形態では、補助助燃性ガス噴出端１５ａは、助燃性ガス噴出流路１２の噴出端（助燃性ガス噴出端）１２ａよりも、原料ガスの噴出方向下流側に位置している。
このように構成することで、原料ガス流の温度を、生成されたガラス微粒子が揮発し難い適正な範囲で高温にすることができるので、良質なスート体を短時間で効率的に形成することができる。したがって、大型の光ファイバ母材をより短時間で製造することができることとなり、光ファイバ母材の製造コストを格段に低減することができる。
【００３３】
図２は、第１実施形態のバーナ１０を用いて、ＯＶＤ法によりスート体を形成する工程について示した図である。本実施形態では、ＯＶＤ法によりターゲットロッド２の外周面にスート体３を形成し、これを高温で加熱して脱水・焼結することにより、透明ガラス化して光ファイバ母材１を製造する。
【００３４】
図２に示すように、ＯＶＤ法では、バーナ１０がターゲットロッド２の長手方向に往復移動可能に配置される。このバーナ１０により、ＳｉＣｌ４等の原料ガス、可燃性ガス（例えばＨ２）、助燃性ガス（例えばＯ２）及びシールガス（例えばＮ２）が供給される。そして、可燃性ガス及び助燃性ガスからなる火炎（例えば酸水素火炎）１０１中で原料ガスが火炎加水分解反応することによりガラス微粒子１０２が合成される。
ターゲットロッド２を軸中心に回転させながら、バーナ１０を長手方向に往復移動させることで、ターゲットロッド２の外周面にガラス微粒子１０２が堆積され、スート体３が形成される。なお、ターゲットロッド２とバーナ１０は相対移動すればよく、ターゲットロッド２を長手方向に往復移動させてもよい。そして、高温で加熱して脱水・焼結することにより、透明ガラス化された光ファイバ母材１が製造される。また、この光ファイバ母材１を加熱して線引きすることにより、光ファイバが製造される。なお、ターゲットロッド２には、例えばＶＡＤ法により作製されたコア母材が用いられる。
【００３５】
［実施例１−１］
実施例１−１では、第１実施形態のバーナ１０において、助燃性ガス噴出端１２ａから補助助燃性ガス噴出端１５ａまでの距離ｄＬを２００ｍｍとした（原料ガスの噴出方向に２００ｍｍ下流側）。なお、助燃性ガス噴出端１２ａは、原料ガス噴出流路１１の噴出端とほぼ一致している。
このように設定したバーナ１０を用いて、ターゲットロッド２にスート体３を形成した。具体的には、バーナ１０と７５ｍｍφのターゲットロッド２を対向配置し、堆積中、原料ガス噴出端１１ａとターゲットロッド２表面との離間距離が３００ｍｍとなるように制御した。そして、原料ガスをＳｉＣｌ４、可燃性ガスをＨ２、助燃性ガスをＯ２として、ターゲットロッド２を回転させながらバーナ１０を往復移動させ、ターゲットロッド２の外周面にガラス微粒子１０２を堆積させてスート体３を形成した。
【００３６】
このとき、ターゲットロッド２の回転速度を１００ｒｐｍ、バーナ１０のトラバース速度を２０００ｍｍ／ｍｉｎとし、堆積時間は３００ｍｉｎとした。また、原料ガス噴出流路１１からは原料ガスＳｉＣｌ４と助燃性ガスであるＯ２を同量で混合して噴出させ、シールガス噴出流路１６からは、シールガス噴出端（図１（ａ）のＡの位置）における噴出端断面積と噴出量から、ガス温２５℃として算出した流速が０．５ｍ／ｓとなるようシールガス（Ｎ２）を供給した。
【００３７】
また、実施例１−１では、原料ガス噴出流路１１の噴出端における流速（原料ガスの流速）を３８ｍ／ｓ、助燃性ガス噴出流路１２の噴出端１２ａにおける流速（助燃性ガスの流速）を３２ｍ／ｓ、可燃性ガス噴出流路１３の噴出端における流速（可燃性ガスの流速）を７ｍ／ｓ、補助助燃性ガス噴出流路１５の噴出端１５ａにおける流速（補助助燃性ガスの流速）を９ｍ／ｓとした。各噴出ガスの流速は、ガス温２５℃としてガス供給量／噴出端の断面積により求まる。
そして、高温で加熱して脱水・焼結することによりスート体３を透明ガラス化し、実施例１−１に係る光ファイバクラッド用透明ガラス体を作製した。
【００３８】
［実施例１−２］
実施例１−２では、第１実施形態のバーナ１０において、助燃性ガス噴出端１２ａから補助助燃性ガス噴出端１５ａまでの距離ｄＬを３００ｍｍとした（原料ガスの噴出方向に３００ｍｍ下流側）。
このように設定したバーナ１０を用いて、実施例１−１と同様のスート形成条件により、ターゲットロッド２にスート体３を形成した。特に、バーナ１０と７５ｍｍφのターゲットロッド２を対向配置し、堆積中、原料ガス噴出端１１ａとターゲットロッド２表面との離間距離が４３０ｍｍとなるように制御した。そして、高温で加熱して脱水・焼結することによりスート体３を透明ガラス化し、実施例１−２に係る光ファイバクラッド用透明ガラス体を作製した。
【００３９】
［比較例１−１］
図３は、比較例１−１、１−２で用いたバーナの構造を示す図である。
バーナ５０は、図３に示すように、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路５３内に、原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路５１及び助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路５２が配置されて構成されている。
原料ガス噴出流路５１は、バーナ５０の中心（可燃性ガス噴出流路５３の中心）に配置されており、この原料ガス噴出流路５１の外側に同心状にシールガス噴出流路５６が配置されている。
また、可燃性ガス噴出流路５３の外側には、ガスを層状に噴出する外側ガス噴出流路として、シールガスを噴出するシールガス噴出流路５４と助燃性ガスを層状に噴出する補助助燃性ガス噴出流路５５が同心状に配置されており、その外側に保護フード５７が配置されている。
【００４０】
図３に示すバーナ５０では、補助助燃性ガス噴出端５５ａが、助燃性ガス噴出端５２ａとほぼ同じ位置となっている点が、第１実施形態のバーナ１０（図１参照）と異なる。比較例１−１では、助燃性ガス噴出端５２ａから補助助燃性ガス噴出端５５ａまでの距離ｄＬを０ｍｍとした。
このように設定したバーナ５０を用いて、実施例１−１と同様のスート形成条件により、ターゲットロッド２にスート体を形成した。具体的には、バーナ５０と７５ｍｍφのターゲットロッド２を対向配置し、堆積中、原料ガス噴出端５１ａとターゲットロッド２表面との離間距離が３００ｍｍとなるように制御した。そして、高温で加熱して脱水・焼結することによりスート体３を透明ガラス化し、比較例１−１に係る光ファイバクラッド用透明ガラス体を作製した。
【００４１】
［比較例１−２］
比較例１−２では、比較例１−１と同様のバーナ５０を用いて、ターゲットロッド２にスート体を形成した。具体的には、バーナ５０と７５ｍｍφのターゲットロッド２を対向配置し、堆積中、原料ガス噴出端５１ａとターゲットロッド２表面との離間距離が３００ｍｍとなるように制御した。このとき、補助助燃性ガスの流速を０ｍ／ｓ（補助助燃性ガスの供給なし）とした。その他の条件は、実施例１−１と同様とした。そして、高温で加熱して脱水・焼結することによりスート体３を透明ガラス化し、比較例２に係る光ファイバクラッド用透明ガラス体を作製した。
実施例１−１、１−２及び比較例１−１、１−２における堆積速度（ｇ／ｍｉｎ）の測定結果と、作製された光ファイバクラッド用透明ガラス体の増加重量と原料ガスの導入量から算出した堆積効率（％）を表１に示す。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
表１より、第１実施形態のバーナ１０を用いることで、高い堆積効率を実現できることが確認された。すなわち、補助助燃性ガス噴出流路１５の噴出端１５ａを、助燃性ガス噴出流路１２の噴出端１２ａよりも、原料ガスの噴出方向に延出させることにより、堆積効率を向上させることができた。
比較例１−１における堆積効率及び堆積速度が実施例１−１、１−２より低いのは、可燃性ガスと補助助燃性ガスによる加熱が過剰となり、焦点近傍で温度が上がり過ぎてガラス微粒子が揮発したためと考えられる。
また、比較例１−２における堆積効率及び堆積速度が実施例１−１、１−２より低いのは、生成したガラス微粒子の揮発は抑制されているものの、補助助燃性ガスを噴出させなかったために、原料ガス流周りの火炎の変動が大きくなり、ガラス微粒子の合成と堆積が不安定になったためと考えられる。
【００４４】
また、実施例１−１、実施例１−２において、燃焼に使用する水素ガス供給量、補助助燃性ガス供給量を１０〜１５％少なくしても、比較例１−１、１−２以上の効果（堆積効率及び堆積速度）を得られることが確認されている。
【００４５】
図４は、第１実施形態のバーナ１０における助燃性ガス噴出端１２ａから補助助燃性ガス噴出端１５ａまでの距離ｄＬと堆積速度の関係について示す図である。
図４に示すように、助燃性ガス噴出端１２ａから補助助燃性ガス噴出端１５ａまでの距離ｄＬを長くすることに伴い、堆積速度が速くなる。また、助燃性ガス噴出端１２ａから補助助燃性ガス噴出端１５ａまでの距離ｄＬを１００ｍｍ以上とすることにより、助燃性ガス噴出端１２ａと補助助燃性ガス噴出端１５ａをほぼ一致させた場合に比較して、堆積速度を１０％以上向上させることができる。
【００４６】
［第１実施形態の変形例１］
次に、第１実施形態に係るガラス微粒子合成用バーナの変形例１について説明する。
なお、第１実施形態のバーナ１０と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
【００４７】
図５は、第１実施形態に係るガラス微粒子合成用バーナ（以下、バーナ）の変形例１を示す図である。図５（ａ）にはバーナの長手方向の断面を模式的に示しており、図５（ｂ）には図５（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示している。
【００４８】
図５に示すように、バーナ１０ａは、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路１３内に、原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路１１、シールガスを噴出するシールガス噴出流路１６、助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路１２が配置されているメインバーナ５と、可燃性ガス噴出流路１３の外側に、シールガスを噴出するシールガス噴出流路１４と助燃性ガスを噴出する補助助燃性ガス噴出流路１５が、ガスを層状に噴出する外側ガス噴出流路として同心状に配置されたサブバーナ５ａとを備え、サブバーナ５ａの外側に保護フード１７が配置されている。
サブバーナ５ａのシールガス噴出流路１４は、シールガス噴出流路１４から噴出されるシールガスが、原料ガスの噴出軸ＡＸ上において焦点を結ぶように、その先端部が傾斜した形状に形成されている。
このメインバーナ５とサブバーナ５ａ、保護フード１７は、着脱可能に構成されており、メインバーナ５とサブバーナ５ａ、サブバーナ５ａと保護フード１７の嵌合部分は、例えば、テーパ状の摺り合わせ嵌合構造になっている。このような嵌合構造によって、メインバーナ５とサブバーナ５ａ、サブバーナ５ａと保護フード１７の間の気密性が保持でき、メインバーナ５とサブバーナ５ａ、サブバーナ５ａと保護フード１７の中心軸合わせを容易にできる。
【００４９】
そして、メインバーナ５にサブバーナ５ａを組み付けた状態で、サブバーナ５ａのシールガス噴出流路１４は、メインバーナ５の助燃性ガス噴出流路１２から噴出される助燃性ガスの角度よりも大きな角度で、原料ガスの噴出軸ＡＸ上に向けてガスを噴出させるように構成されている。なお、メインバーナ５の助燃性ガス噴出流路１２から噴出される助燃性ガスは、原料ガス噴出流路１１から噴出される原料ガスの噴出軸ＡＸ上の地点Ｆで焦点を結ぶように噴出される。
このように、メインバーナ５の助燃性ガス噴出流路１２から噴出される助燃性ガスの角度よりも大きな角度で、サブバーナ５ａからシールガスを噴出させることによって、バーナ１０ａの内側に空気が逆流して流入することを防ぐことができる。
このように空気が流入することを防ぐことで、バーナ１０ａにおける火炎温度が低下することを防ぎ、バーナ１０ａの火炎温度の低下に伴って起こるスート密度の低下を防ぐことができる。
また、バーナ１０ａの内側に空気が流入することによるバーナ１０ａ内でのガスの流れ、特にサブバーナ５ａの補助助燃性ガス噴出流路１５から噴出される助燃性ガスの流れが乱されることを防ぐことができ、バーナ先端焼けを防止することができる。
【００５０】
また、メインバーナ５とサブバーナ５ａ、保護フード１７が着脱可能であるので、サブバーナ５ａあるいは保護フード１７内にガラス微粒子が付着した場合もメインバーナ５からサブバーナ５ａ、保護フード１７を取り外して、メインバーナ５、サブバーナ５ａ、あるいは保護フード１７内に付着したガラス微粒子などを除去する清掃・メンテナンスを容易に行うことが可能になる。つまり、従来のようにメインバーナ部分を取り外すことが不要になるので、清掃後のメインバーナの位置出しが不要になり、メンテナンスの煩わしさが低減する。
また、特開２０００−２１１９３７号公報に記載されている技術のように、バーナを超音波洗浄機で洗浄する場合、バーナ全体での清掃を行うことに比べて洗浄槽を小さくできるので、低コストでのメンテナンスが可能であり経済的である。
また、従来はバーナの劣化が進むと、バーナ全体を交換していたが、最も劣化し易いサブバーナ５ａ、保護フード１７を着脱可能としたことで、サブバーナ５ａ、保護フード１７のみを交換することが可能になり、比較的低コストでバーナ１０ａの性能を維持することができる。
【００５１】
［第１実施形態の変形例２］
次に、第１実施形態に係るガラス微粒子合成用バーナの変形例２について説明する。
なお、第１実施形態のバーナ１０と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
【００５２】
図６は、第１実施形態に係るガラス微粒子合成用バーナ（以下、バーナ）の変形例２を示す図である。図６（ａ）にはバーナの長手方向の断面を模式的に示しており、図６（ｂ）には図６（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示している。
【００５３】
図６に示すように、バーナ１０ｂは、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路１３内に、原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路１１、シールガスを噴出するシールガス噴出流路１６、助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路１２が配置されているメインバーナ５と、可燃性ガス噴出流路１３の外側に、シールガスを噴出するシールガス噴出流路１４と助燃性ガスを噴出する補助助燃性ガス噴出流路１５が、ガスを層状に噴出する外側ガス噴出流路として同心状に配置されたサブバーナ５ｂとを備え、サブバーナ５ｂの外側に保護フード１７が配置されている。なお、保護フード１７を備えない構成であってもよい。
サブバーナ５ｂのシールガス噴出流路１４は、シールガス噴出流路１４から噴出されるシールガスが、原料ガスの噴出軸ＡＸ上において焦点を結ぶように、その先端部が傾斜した形状に形成されている。同様に、サブバーナ５ｂの補助助燃性ガス噴出流路１５は、補助助燃性ガス噴出流路１５から噴出される助燃性ガスが、原料ガスの噴出軸ＡＸ上において焦点を結ぶように、その先端部が傾斜した形状に形成されている。
このメインバーナ５とサブバーナ５ｂ、保護フード１７は、着脱可能に構成されており、メインバーナ５とサブバーナ５ｂ、サブバーナ５ｂと保護フード１７の嵌合部分は、例えば、テーパ状の摺り合わせ嵌合構造になっている。このような嵌合構造によって、メインバーナ５とサブバーナ５ｂ、サブバーナ５ｂと保護フード１７の間の気密性が保持でき、メインバーナ５とサブバーナ５ｂ、サブバーナ５ｂと保護フード１７の中心軸合わせを容易にできる。
【００５４】
そして、メインバーナ５にサブバーナ５ｂを組み付けた状態で、サブバーナ５ｂのシールガス噴出流路１４と補助助燃性ガス噴出流路１５は、メインバーナ５の助燃性ガス噴出流路１２から噴出される助燃性ガスの角度よりも大きな角度で、原料ガスの噴出軸ＡＸ上に向けてガスを噴出させるように構成されている。なお、メインバーナ５の助燃性ガス噴出流路１２から噴出される助燃性ガスは、原料ガス噴出流路１１から噴出される原料ガスの噴出軸ＡＸ上の地点Ｆで焦点を結ぶように噴出される。
このように、メインバーナ５の助燃性ガス噴出流路１２から噴出される助燃性ガスの角度よりも大きな角度で、サブバーナ５ｂのシールガス噴出流路１４と補助助燃性ガス噴出流路１５から、それぞれシールガスと助燃性ガスを噴出させることによって、バーナ１０ｂの内側に空気が逆流して流入することを防ぐことができる。
【００５５】
このようなメインバーナ５とサブバーナ５ｂを備えるバーナ１０ｂであっても、バーナ１０ａと同様に、バーナ１０ｂの火炎温度の低下に伴って起こるスート密度の低下を防ぐことができる。
また、バーナ１０ｂの内側に空気が流入することによるバーナ１０ｂ内でのガスの流れ、特にサブバーナ５ｂの補助助燃性ガス噴出流路１５から噴出される助燃性ガスの流れが乱されることを防ぐことで、バーナ先端焼けを防止することができる。
また、メインバーナ５とサブバーナ５ｂ、保護フード１７が着脱可能であるので、メインバーナ５からサブバーナ５ｂ、保護フード１７を取り外して、メインバーナ５、サブバーナ５ｂ、あるいは保護フード１７内に付着したガラス微粒子などを除去する清掃・メンテナンスを容易に行うことが可能になる。
また、メインバーナ５とサブバーナ５ｂ、保護フード１７を着脱可能としたことで、サブバーナ５ｂ、保護フード１７のみを交換することが可能になり、比較的低コストでバーナ１０ｂの性能を維持することができる。
【００５６】
［第１実施形態の変形例３］
次に、第１実施形態に係るガラス微粒子合成用バーナの変形例３について説明する。
なお、第１実施形態のバーナ１０と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
【００５７】
図７は、第１実施形態に係るガラス微粒子合成用バーナ（以下、バーナ）の変形例３を示す図である。図７（ａ）にはバーナの長手方向の断面を模式的に示しており、図７（ｂ）には図７（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示している。
【００５８】
図７に示すように、バーナ１０ｃは、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路１３内に、原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路１１、シールガスを噴出するシールガス噴出流路１６、助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路１２が配置されているメインバーナ５と、可燃性ガス噴出流路１３の外側に、シールガスを噴出するシールガス噴出流路１４と助燃性ガスを噴出する補助助燃性ガス噴出流路１５が、ガスを層状に噴出する外側ガス噴出流路として同心状に配置されたサブバーナ５ｃとを備え、サブバーナ５ｃの外側に保護フード１７ｃが配置されている。
このサブバーナ５ｃのシールガス噴出流路１４および補助助燃性ガス噴出流路１５は、その噴出端に向かって細くなるテーパ形状を有しており、原料ガスの噴出軸ＡＸに向かって傾斜している。
【００５９】
なお、サブバーナ５ｃのシールガス噴出流路１４および補助助燃性ガス噴出流路１５は、原料ガスの噴出軸ＡＸに沿って平行な円筒形状であってもよい。
例えば、図８に示すバーナ１０ｇは、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路１３内に、原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路１１、シールガスを噴出するシールガス噴出流路１６、助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路１２が配置されているメインバーナ５と、可燃性ガス噴出流路１３の外側に、シールガスを噴出するシールガス噴出流路１４と助燃性ガスを噴出する補助助燃性ガス噴出流路１５が、ガスを層状に噴出する外側ガス噴出流路として同心状に配置されたサブバーナ５ｇとを備え、サブバーナ５ｇの外側に保護フード１７ｇが配置されている。
このサブバーナ５ｇのシールガス噴出流路１４および補助助燃性ガス噴出流路１５は、原料ガスの噴出軸ＡＸに沿って平行な円筒形状を有している。
【００６０】
また、サブバーナ５ｃの外側に設けられた保護フード１７ｃは、シールガス噴出流路１４から噴出されるシールガスと補助助燃性ガス噴出流路１５から噴出される助燃性ガスが、それぞれ原料ガスの噴出軸ＡＸ上において焦点を結ぶように開口端が先細り、その先端部が傾斜したテーパ形状に形成されている。
特に、保護フード１７ｃの先端部のテーパ角度は、メインバーナ５の助燃性ガス噴出流路１２から噴出される助燃性ガスの角度よりも大きな角度で原料ガスの噴出軸ＡＸ上に向けてガスを噴出させるように形成されている。
なお、この保護フード１７ｃの先端部の焼け（バーナ先端焼け）を防止するうえで、保護フード１７ｃの先端部の開口の内径は、メインバーナ５の可燃性ガス噴出流路１３の外径とほぼ同じ（例えば、±１０％以内）であることが好ましい。また、保護フード１７ｃのサブバーナ５ｃの先端からの延出長さは、６０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００６１】
また、保護フード１７ｃ（１７ｇ）の先端部が先細るテーパ角度θであって、メインバーナ５における原料ガス噴出流路１１から噴出される原料ガスの噴出軸ＡＸに対して、保護フード１７ｃの先端部が成すテーパ角度θは、５度以上４５度以下であることが好ましい。
具体的に、バーナ１０ｃ（１０ｇ）における保護フード１７ｃ（１７ｇ）内での火炎の乱れを抑えるためには、テーパ角度θが４５度以下であることが好ましい。また、バーナ１０ｃにおける保護フード１７ｃ内に外からの空気の流入を防ぐためには、テーパ角度θが５度以上であることが好ましい。
また、保護フード１７ｃにおける最小径部の断面積は、先端の赤熱を防止するため、メインバーナ５の開口面積（つまり、可燃性ガス噴出流路１３の断面積）の７０％以上であることが好ましい。
このように、開口端の先端部に向けて先細るテーパ形状の保護フード１７ｃを用いることで、保護フード１７ｃ内の圧力を上げ、空気の流入を防ぐことができるため、サブバーナ５ｃへのガラス微粒子の付着を抑制できる。さらに火炎の直進性が改善されるため、ターゲットに当たった火炎が均等に広がり、スート堆積面の温度分布の均一性が上がり、脈理が改善する効果もある。
【００６２】
このメインバーナ５とサブバーナ５ｃ、保護フード１７ｃは、着脱可能に構成されており、メインバーナ５とサブバーナ５ｃ、サブバーナ５ｃと保護フード１７ｃの嵌合部分は、例えば、テーパ状の摺り合わせ嵌合構造になっている。このような嵌合構造によって、メインバーナ５とサブバーナ５ｃ、サブバーナ５ｃと保護フード１７ｃの間の気密性が保持でき、メインバーナ５とサブバーナ５ｃ、サブバーナ５ｃと保護フード１７ｃの中心軸合わせを容易にできる。
【００６３】
そして、メインバーナ５にサブバーナ５ｃ、保護フード１７ｃを組み付けた状態で、サブバーナ５ｃのシールガス噴出流路１４と補助助燃性ガス噴出流路１５は保護フード１７ｃによって、メインバーナ５の助燃性ガス噴出流路１２から噴出される助燃性ガスの角度よりも大きな角度で、原料ガスの噴出軸ＡＸ上に向けてガスを噴出させるように構成されている。
このように、メインバーナ５の助燃性ガス噴出流路１２から噴出される助燃性ガスの角度よりも大きな角度で、サブバーナ５ｃのシールガス噴出流路１４と補助助燃性ガス噴出流路１５から原料ガスの噴出軸ＡＸ上で焦点を結ぶように、それぞれシールガスと助燃性ガスを噴出させることによって、バーナ１０ｃの内側に空気が逆流して流入することを防ぐことができる。
【００６４】
このようなメインバーナ５とサブバーナ５ｃを備えるバーナ１０ｃであっても、バーナ１０ａと同様に、バーナ１０ｃの火炎温度の低下に伴って起こるスート密度の低下を防ぐことができる。
また、バーナ１０ｃの内側に空気が流入することによるバーナ１０ｃ内でのガスの流れ、特にサブバーナ５ｃの補助助燃性ガス噴出流路１５から噴出される助燃性ガスの流れが乱されることを防ぐことで、バーナ先端焼けを防止することができる。
また、メインバーナ５とサブバーナ５ｃ、保護フード１７ｃが着脱可能であるので、メインバーナ５からサブバーナ５ｃ、保護フード１７ｃを取り外して、メインバーナ５、サブバーナ５ｃ、あるいは保護フード１７ｃ内に付着したガラス微粒子などを除去する清掃・メンテナンスを容易に行うことが可能になる。
また、メインバーナ５とサブバーナ５ｃ、保護フード１７ｃを着脱可能としたことで、サブバーナ５ｃ、保護フード１７ｃのみを交換することが可能になり、比較的低コストでバーナ１０ｃの性能を維持することができる。
【００６５】
［第１実施形態の変形例４］
次に、第１実施形態に係るガラス微粒子合成用バーナの変形例４について説明する。
なお、第１実施形態のバーナ１０と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
【００６６】
図９は、第１実施形態に係るガラス微粒子合成用バーナ（以下、バーナ）の変形例４を示す図である。図９（ａ）にはバーナの長手方向の断面を模式的に示しており、図９（ｂ）には図９（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示している。
【００６７】
図９に示すように、バーナ１０ｄは、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路１３内に、原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路１１、シールガスを噴出するシールガス噴出流路１６、助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路１２が配置されているメインバーナ５と、可燃性ガス噴出流路１３の外側に、シールガスを噴出するシールガス噴出流路１４と助燃性ガスを噴出する補助助燃性ガス噴出流路１５が、ガスを層状に噴出する外側ガス噴出流路として同心状に配置されたサブバーナ５ｄとを備え、サブバーナ５ｄの外側に空気を層状に噴出するエア噴出流路１８を備える保護フード１７が配置されている。
保護フード１７のエア噴出流路１８は、エア噴出流路１８から噴出される空気が、原料ガスの噴出軸ＡＸ上において焦点を結ぶように、その先端部が傾斜した形状に形成されている。
このメインバーナ５とサブバーナ５ｄ、保護フード１７は、着脱可能に構成されており、メインバーナ５とサブバーナ５ｄ、サブバーナ５ｄと保護フード１７の嵌合部分は、例えば、テーパ状の摺り合わせ嵌合構造になっている。このような嵌合構造によって、メインバーナ５とサブバーナ５ｄ、サブバーナ５ｄと保護フード１７の間の気密性が保持でき、メインバーナ５とサブバーナ５ｄ、サブバーナ５ｄと保護フード１７の中心軸合わせを容易にできる。
【００６８】
そして、メインバーナ５にサブバーナ５ｄおよび保護フード１７を組み付けた状態で、保護フード１７のエア噴出流路１８は、メインバーナ５の助燃性ガス噴出流路１２から噴出される助燃性ガスの角度よりも大きな角度で、原料ガスの噴出軸ＡＸ上に向けて空気を噴出させるように構成されている。
このように、メインバーナ５から噴出される助燃性ガスの角度よりも大きな角度で、保護フード１７のエア噴出流路１８から原料ガスの噴出軸ＡＸ上で焦点を結ぶように空気を噴出させることによって、バーナ１０ｄの内側に空気が逆流して流入することを防ぐことができる。
【００６９】
このようなメインバーナ５とサブバーナ５ｄ、保護フード１７を備えるバーナ１０ｄであっても、バーナ１０ａと同様に、バーナ１０ｄの火炎温度の低下に伴って起こるスート密度の低下を防ぐことができる。
また、バーナ１０ｄの内側に空気が流入することによるバーナ１０ｄ内でのガスの流れ、特にサブバーナ５ｄの補助助燃性ガス噴出流路１５から噴出される助燃性ガスの流れが乱されることを防ぐことで、バーナ先端焼けを防止することができる。
また、メインバーナ５とサブバーナ５ｄ、保護フード１７が着脱可能であるので、メインバーナ５からサブバーナ５ｄ、保護フード１７を取り外して、メインバーナ５、サブバーナ５ｄ、あるいは保護フード１７内に付着したガラス微粒子などを除去する清掃・メンテナンスを容易に行うことが可能になる。
また、メインバーナ５とサブバーナ５ｄ、保護フード１７を着脱可能としたことで、サブバーナ５ｄ、保護フード１７のみを交換することが可能になり、比較的低コストでバーナ１０ｄの性能を維持することができる。
【００７０】
［第１実施形態の変形例５］
次に、第１実施形態に係るガラス微粒子合成用バーナの変形例５について説明する。
なお、第１実施形態のバーナ１０と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
【００７１】
図１０は、第１実施形態に係るガラス微粒子合成用バーナ（以下、バーナ）の変形例５を示す図である。図１０（ａ）にはバーナの長手方向の断面を模式的に示しており、図１０（ｂ）には図１０（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示している。
なお、第１実施形態のバーナ１０と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
【００７２】
図１０に示すように、バーナ１０ｆは、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路１３内に、原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路１１、シールガスを噴出するシールガス噴出流路１６、助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路１２が配置されているメインバーナ５と、可燃性ガス噴出流路１３の外側に、シールガスを噴出するシールガス噴出流路１４と助燃性ガスを噴出する補助助燃性ガス噴出流路１５が、ガスを層状に噴出する外側ガス噴出流路として同心状に配置されたサブバーナ５ｆとを備え、サブバーナ５ｆの外側に保護フード１７が配置されている。
このメインバーナ５とサブバーナ５ｆ、保護フード１７は、着脱可能に構成されており、メインバーナ５とサブバーナ５ｆ、サブバーナ５ｆと保護フード１７の嵌合部分は、例えば、テーパ状の摺り合わせ嵌合構造になっている。このような嵌合構造によって、メインバーナ５とサブバーナ５ｆ、サブバーナ５ｆと保護フード１７の間の気密性が保持でき、メインバーナ５とサブバーナ５ｆ、サブバーナ５ｆと保護フード１７の中心軸合わせを容易にできる。
【００７３】
また、保護フード１７の先端側の断面形状は、真円形であっても楕円形でもよく、その他の任意の形状であってもよい。
この保護フード１７を備えたサブバーナ１０ｆの先端側から、シールガスと助燃性ガスを噴出することで、バーナの先端を熱から保護することができ、バーナ先端焼けを防止することができる。それにより、ターゲット近傍までバーナを延長でき、火炎の直進性を確保できる。
【００７４】
このようなメインバーナ５とサブバーナ５ｆを備えるバーナ１０ｆであっても、バーナ１０ａと同様に、メインバーナ５とサブバーナ５ｆ、保護フード１７が着脱可能であるので、メインバーナ５からサブバーナ５ｆ、保護フード１７を取り外して、メインバーナ５、サブバーナ５ｆ、あるいは保護フード１７内に付着したガラス微粒子などを除去する清掃・メンテナンスを容易に行うことが可能になる。
また、メインバーナ５とサブバーナ５ｆ、保護フード１７を着脱可能としたことで、サブバーナ５ｆ、保護フード１７のみを交換することが可能になり、比較的低コストでバーナ１０ｆの性能を維持することができる。
【００７５】
［第１実施形態の変形例６］
次に、第１実施形態に係るガラス微粒子合成用バーナの変形例６について説明する。
なお、第１実施形態のバーナ１０と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
【００７６】
図１１は、第１実施形態に係るガラス微粒子合成用バーナ（以下、バーナ）の変形例６を示す図である。図１１（ａ）にはバーナの長手方向の断面を模式的に示しており、図１１（ｂ）には図１１（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示している。
なお、第１実施形態のバーナ１０と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
【００７７】
図１１に示すように、バーナ１０ｈは、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路１３内に、原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路１１、シールガスを噴出するシールガス噴出流路１６、助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路１２が配置されているメインバーナ５と、可燃性ガス噴出流路１３の外側に、シールガスを噴出するシールガス噴出流路１４と助燃性ガスを噴出する補助助燃性ガス噴出流路１５が、ガスを層状に噴出する外側ガス噴出流路として同心状に配置されたサブバーナ５ｈとを備え、サブバーナ５ｈの外側に保護フード１７ｈが配置されている。
このサブバーナ５ｈにおける保護フード１７ｈは、開口端に向かって細くなるテーパ部１７１と、そのテーパ部１７１に連続して開口端に向かって太くなる逆テーパ部１７２を備えるくびれ形状を有している。
【００７８】
保護フード１７ｈが先細るテーパ部１７１のテーパ角度θ１であって、メインバーナ５における原料ガス噴出流路１１から噴出される原料ガスの噴出軸ＡＸに対して、保護フード１７ｈのテーパ部１７１が成すテーパ角度θ１は、５度以上４５度以下であることが好ましい。
具体的に、バーナ１０ｈにおける保護フード１７ｈ内での火炎の乱れを抑えるためには、テーパ角度θ１が４５度以下であることが好ましい。また、バーナ１０ｈにおける保護フード１７ｈ内に外からの空気の流入を防ぐためには、テーパ角度θ１が５度以上であることが好ましい。
【００７９】
また、保護フード１７ｈにおけるテーパ部１７１に連続して開口端に向かって太くなる逆テーパ部１７２の逆テーパ角度θ２であって、メインバーナ５における原料ガス噴出流路１１から噴出される原料ガスの噴出軸ＡＸに対して、保護フード１７ｈの逆テーパ部１７２が成すテーパ角度θ２は、４５度以上９０度未満であることが好ましい。
具体的に、バーナ１０ｈにおける保護フード１７ｈから、火炎を速やかに剥離・離間させるため４５度以上９０度未満であることが好ましい。
【００８０】
さらに、保護フード１７ｈにおける最小径部の断面積は、先端の赤熱を防止するため、メインバーナ５の開口面積（つまり、可燃性ガス噴出流路１３の断面積）の７０％以上１００％以下であることが好ましい。また、保護フード１７ｈにおける開口端の先端部の断面積は、火炎の乱れを抑えるため、最小径部の断面積に対し１１０％以上１５０％以下であることが好ましい。
【００８１】
このようなメインバーナ５とサブバーナ５ｈを備えるバーナ１０ｈであっても、バーナ１０ａと同様に、バーナ１０ｈの火炎温度の低下に伴って起こるスート密度の低下を防ぐことができる。
また、バーナ１０ｈの内側に空気が流入することによるバーナ１０ｈ内でのガスの流れ、特にサブバーナ５ｈの補助助燃性ガス噴出流路１５から噴出される助燃性ガスの流れが乱されることを防ぐことで、バーナ先端焼けを防止することができる。
また、メインバーナ５とサブバーナ５ｈ、保護フード１７ｈが着脱可能であるので、メインバーナ５からサブバーナ５ｈ、保護フード１７ｈを取り外して、メインバーナ５、サブバーナ５ｈ、あるいは保護フード１７ｈ内に付着したガラス微粒子などを除去する清掃・メンテナンスを容易に行うことが可能になる。
また、メインバーナ５とサブバーナ５ｈ、保護フード１７ｈを着脱可能としたことで、サブバーナ５ｈ、保護フード１７ｈのみを交換することが可能になり、比較的低コストでバーナ１０ｃの性能を維持することができる。
【００８２】
［第２実施形態］
図１２は、第２実施形態に係るガラス微粒子合成用バーナ（以下、バーナ）の一例を示す図である。図１２（ａ）にはバーナの長手方向の断面を模式的に示しており、図１２（ｂ）には図１２（ａ）におけるＡ−Ａ断面を示している。
図１２に示すように、バーナ２０は、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路２３内に、原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路２１及び助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路２２が配置されて構成されている。バーナ２０では、助燃性ガス噴出流路２２、可燃性ガス噴出流路２３からそれぞれ助燃性ガス、可燃性ガスを噴出させ、この助燃性ガス及び可燃性ガスからなる火炎中に原料ガスを供給することによりガラス微粒子を合成し、ターゲットロッドに堆積させる。
【００８３】
原料ガス噴出流路２１は、バーナ２０の中心（可燃性ガス噴出流路２３の中心）に配置されており、この原料ガス噴出流路２１の外側に同心状にシールガス噴出流路２６が配置されている。
【００８４】
助燃性ガス噴出流路２２は、原料ガス噴出流路２１の外側に等間隔で環状配置された６個の小口径流路からなる第１助燃性ガス噴出流路２２１と、第１助燃性ガス噴出流路２２１の外側に等間隔で環状配置された８個の小口径流路からなる第２助燃性ガス噴出流路２２２と、第２助燃性ガス噴出流路２２２の外側に等間隔で環状配置された１２個の小口径流路からなる第３助燃性ガス噴出流路２２３とで構成された三重環構造となっている。
第１助燃性ガス噴出流路２２１は原料ガス噴出流路２１及びシールガス噴出流路２６を取り囲むように可燃性ガス噴出流路２３内に配置され、第２助燃性ガス噴出流路２２２は第１助燃性ガス噴出流路２２１を取り囲むように可燃性ガス噴出流路２３内に配置され、第３助燃性ガス噴出流路２２３は第２助燃性ガス噴出流路２２２を取り囲むように可燃性ガス噴出流路２３内に配置されている。
【００８５】
また、第１助燃性ガス噴出流路２２１から噴出される第１助燃性ガスは原料ガスの噴出軸ＡＸ上において焦点距離ＬＦ１（例えば１６５ｍｍ）の地点Ｆ１で焦点を結び、第２助燃性ガス噴出流路２２２から噴出される第２助燃性ガスは原料ガスの噴出軸ＡＸ上において焦点距離ＬＦ２（例えば１９０ｍｍ）の地点Ｆ２で焦点を結び、第３助燃性ガス噴出流路２２３から噴出される第３助燃性ガスは原料ガスの噴出軸ＡＸ上において焦点距離ＬＦ３（例えば２１０ｍｍ）の地点Ｆ３で焦点を結ぶように傾斜して配置されている。
第１助燃性ガス噴出流路２２１、第２助燃性ガス噴出流路２２２及び第３助燃性ガス噴出流路２２３を構成する小口径流路の内径は同一とされ、それぞれ別系統の供給路を通して助燃性ガスが供給される。したがって、それぞれのガス供給量を調整することで、噴出される助燃性ガスの流速は個別に制御される。
【００８６】
助燃性ガス噴出流路２２の内径が小さいほど、少ないガス供給量で流速を速くすることができるが、内径が小さくなりすぎると流速を上げることが困難となる。一方で、助燃性ガス噴出流路２２の内径が大きくなると多量の助燃性ガスが必要となり非経済的である。これより、助燃性ガス噴出流路２２の内径は０．５〜３ｍｍ、好ましくは１〜２ｍｍとする。
【００８７】
可燃性ガス噴出流路２３は、原料ガス噴出流路２１及び助燃性ガス噴出流路２２を内包する大口径流路で構成されている。可燃性ガス噴出流路２３の内径は、可燃性ガスとしてＨ２を使用する場合には２５〜８５ｍｍとするのが望ましい。可燃性ガスと助燃性ガスの適切な流速差を得る為である。
【００８８】
また、可燃性ガス噴出流路２３の外側には、シールガスを噴出するシールガス噴出流路２４が配置されており、その外側に保護フード２７が配置されている。シールガスとしては、例えば、Ａｒ、Ｎ２などの不活性ガスが一般的に用いられる。なお、各噴出流路２２〜２６は、例えば石英ガラスやセラミックス等の耐熱性の高い材料で構成される。
【００８９】
第２実施形態では、第２助燃性ガス流路２２２の噴出端（第２助燃性ガス噴出端）２２２ａは、第１助燃性ガス流路２２１の噴出端（第１助燃性ガス噴出端）２２１ａよりも、原料ガスの噴出方向下流側に位置している。また、第３助燃性ガス流路２２３の噴出端（第３助燃性ガス噴出端）２２３ａは、第２助燃性ガス噴出端２２２ａよりも、原料ガスの噴出方向下流側に位置している。
このように構成することで、原料ガス流の温度を、生成されたガラス微粒子が揮発しない適正な範囲で高温にすることができるので、良質なスート体を短時間で効率的に形成することができる。したがって、大型の光ファイバ母材をより短時間で製造することができることとなり、光ファイバ母材の製造コストを格段に低減することができる。
【００９０】
また、第２実施形態のバーナ２０において、可燃性ガスとしてＨ２、助燃性ガスとしてＯ２を用いる場合、原料ガス流に近い内側における可燃性ガスと助燃性ガスの流速差を、外側における可燃性ガスと助燃性ガスの流速差より大きくするのが望ましい。これにより、可燃性ガスと助燃性ガス界面での燃焼で生成したＨ２Ｏが、ＳｉＣｌ４からなる原料ガス流に速やかに供給されてガラス微粒子（ＳｉＯ２）の合成反応を促進する一方で、原料ガス流の温度が上がりすぎるのを避けられるので、堆積効率が向上する。
【００９１】
［実施例２−１］
実施例２−１では、第２実施形態のバーナ２０において、第１助燃性ガス噴出端２２１ａから第２助燃性ガス噴出端２２２ａまでの距離ｄＬ１を２５ｍｍとし（原料ガスの噴出方向に２５ｍｍ下流側）、第１助燃性ガス噴出端２２１ａから第３助燃性ガス噴出端２２３ａまでの距離ｄＬ２を６５ｍｍとした（原料ガスの噴出方向に６５ｍｍ下流側）。なお、第１助燃性ガス噴出端２２１ａは、原料ガス噴出端とほぼ一致している。
このように設定したバーナ２０を用いて、ターゲットロッド２にスート体３を形成した。具体的には、バーナ２０と７５ｍｍφのターゲットロッド２を対向配置し、堆積中、原料ガス噴出端２１ａとターゲットロッド２表面との離間距離が３００ｍｍとなるように制御した。そして、原料ガスをＳｉＣｌ４、可燃性ガスをＨ２、助燃性ガスをＯ２として、ターゲットロッド２を回転させながらバーナ２０を往復移動させ、ターゲットロッド２の外周面にガラス微粒子１０２を堆積させてスート体３を形成した。このとき、ターゲットロッド２の回転速度を１００ｒｐｍ、バーナ２０のトラバース速度を２０００ｍｍ／ｍｉｎとし、堆積時間は３００ｍｉｎとした。また、原料ガス噴出流路２１からは原料ガスＳｉＣｌ４と助燃性ガスであるＯ２を同量で混合して噴出させ、シールガス噴出流路２６からは、シールガス噴出端（図１２（ａ）のＡの位置）における噴出端断面積と噴出量から、ガス温２５℃として算出した流速が０．５ｍ／ｓとなるようシールガス（Ｎ２）を供給した。
【００９２】
また、実施例２−１では、原料ガス噴出流路２１の噴出端における流速（原料ガスの流速）を４０ｍ／ｓ、第１助燃性ガス噴出端２２１ａにおける流速（第１助燃性ガスの流速）を３６ｍ／ｓ、第２助燃性ガス噴出端２２２ａにおける流速（第２助燃性ガスの流速）を３２ｍ／ｓ、第３助燃性ガス噴出端２２３ａにおける流速（第３助燃性ガスの流速）を３２ｍ／ｓ、可燃性ガス噴出流路２３の噴出端における流速（可燃性ガスの流速）を８ｍ／ｓとした。各噴出ガスの流速は、ガス温２５℃としてガス供給量／噴出端の断面積により求まる。
そして、高温で加熱して脱水・焼結することによりスート体３を透明ガラス化し、実施例２−１に係る光ファイバクラッド用透明ガラス体を作製した。
【００９３】
［実施例２−２］
実施例２−２では、第２実施形態のバーナ２０において、第１助燃性ガス噴出端２２１ａから第２助燃性ガス噴出端２２２ａまでの距離ｄＬ１を２５ｍｍとし（原料ガスの噴出方向に２５ｍｍ下流側）、第１助燃性ガス噴出端２２１ａから第３助燃性ガス噴出端２２３ａまでの距離ｄＬ２を１６０ｍｍとした（原料ガスの噴出方向に１６０ｍｍ下流側）。第３助燃性ガス噴出端２２３ａの位置が実施例２−１と異なる。
このように設定したバーナ２０を用いて、実施例２−１と同様のスート形成条件により、ターゲットロッド２にスート体３を形成した。そして、高温で加熱して脱水・焼結することによりスート体３を透明ガラス化し、実施例２−２に係る光ファイバクラッド用透明ガラス体を作製した。
【００９４】
［比較例２］
図１３は、比較例２で用いたバーナの構造を示す図である。
バーナ６０は、図１３に示すように、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路６３内に、原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路６１及び助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路６２が配置されて構成されている。
原料ガス噴出流路６１は、バーナ６０の中心（可燃性ガス噴出流路６３の中心）に配置されており、この原料ガス噴出流路６１の外側に同心状にシールガス噴出流路６６が配置されている。
助燃性ガス噴出流路６２は、原料ガス噴出流路６１の外側に等間隔で環状配置された６個の小口径流路からなる第１助燃性ガス噴出流路６２１と、第１助燃性ガス噴出流路６２１の外側に等間隔で環状配置された８個の小口径流路からなる第２助燃性ガス噴出流路６２２と、第２助燃性ガス噴出流路６２２の外側に等間隔で環状配置された１２個の小口径流路からなる第３助燃性ガス噴出流路６２３とで構成された三重環構造となっている。
また、可燃性ガス噴出流路６３の外側には、シールガスを噴出するシールガス噴出流路６４が配置されており、その外側に保護フード６７が配置されている。
【００９５】
図１３に示すバーナ６０は、第２実施形態のバーナ２０（図１２参照）とほぼ同様であり、第２助燃性ガス噴出端６２２ａ及び第３助燃性ガス噴出端６２３ａが、第１助燃性ガス噴出端６２１ａとほぼ同じ位置となっている点が、バーナ２０と異なる。
このように設定したバーナ６０を用いて、実施例２−１と同様のスート形成条件により、ターゲットロッド２にスート体を形成した。そして、高温で加熱して脱水・焼結することによりスート体３を透明ガラス化し、比較例２に係る光ファイバクラッド用透明ガラス体を作製した。
【００９６】
実施例２−１、２−２及び比較例２における堆積速度（ｇ／ｍｉｎ）の測定結果と、作製された光ファイバクラッド用透明ガラス体の増加重量と原料ガスの導入量から算出した堆積効率（％）を表２に示す。
【００９７】
【表２】
0005619696.tif 000003
【００９８】
表２より、第２実施形態のバーナ２０を用いることで、高い堆積効率を実現できることが確認された。すなわち、外側に環状配置される助燃性ガス噴出流路の噴出端を、内側に環状配置される助燃性ガス噴出流路の噴出端よりも、原料ガスの噴出方向に延出させることにより、堆積効率を向上させることができた。
比較例２における堆積効率及び堆積速度が実施例２−１、２−２より低いのは、可燃性ガスと助燃性ガスによる加熱が過剰となり、焦点近傍で温度が上がり過ぎてガラス微粒子が揮発したためと考えられる。
【００９９】
実施例２−２では、高い堆積効率が実現できているが、実施例２−１に比較すると若干低い。また、ガラス微粒子を堆積させた後の第３助燃性ガス噴出端２２３ａを観察したところ、内面にガラス微粒子が付着していた。そこで、実施例２−２において、第３助燃性ガス噴出流路２２３の挙動を観察したところ、流速の速いガス流の影響により振動していることが確認された。なお、助燃性ガス噴出流路の強度にもよるが、石英ガラスで構成した場合には、長さが１００ｍｍを超えると振動が見受けられた。
つまり、第３助燃性ガス噴出端２２３ａは焦点Ｆ１近傍に位置しており、第３助燃性ガス噴出流路２２３が振動することにより焦点Ｆ３近傍でガス流が乱れるため、堆積効率が実施例２−１より低下し、また生成されたガラス微粒子のごく一部が第３助燃性ガス噴出端２２３ａの先端に付着したと考えられる。
これより、助燃性ガス噴出流路を複数の焦点を有する多重環構造とする場合、助燃性ガス噴出流路２２１〜２２３の噴出端２２１ａ〜２２３ａが、焦点Ｆ１〜Ｆ３より上流側（最も上流側にある焦点Ｆ１までの距離（焦点距離ＬＦ１）の３０〜７０％程度、好ましくは５０％程度）となるように配置するのが望ましい。
【０１００】
［第３実施形態］
図１４は、第３実施形態に係るガラス微粒子合成用バーナ（以下、バーナ）の一例を示す図である。図１４（ａ）にはバーナの長手方向の断面を模式的に示しており、図１４（ｂ）には図１４（ａ）におけるＡ−Ａ断面を示している。図１４において、第２実施形態のバーナ２０の構成要素と同一又は対応する構成要素には３０番台の符号を付し、重複する説明については省略する。
第３実施形態のバーナ３０では、シールガス噴出流路３４の外側に、層状の補助助燃性ガスを噴出する補助助燃性ガス噴出流路３５を設けている点が第２実施形態のバーナ２０（図１２参照）と異なる。その他の助燃性ガス噴出流路３２の構成等はバーナ２０と同様である。補助助燃性ガス噴出流路３５は、噴出端３５ａが助燃性ガス噴出端３２１ａ、３２２ａ、３２３ａよりも、原料ガスの噴出方向下流側（例えば原料ガス噴出端から１８０ｍｍ程度）に位置している。
【０１０１】
第３実施形態のバーナ３０によれば、第２実施形態のバーナ２０と同様に、原料ガス流の温度を、生成されたガラス微粒子が揮発しない適正な範囲で高温にすることができるので、良質なスート体を短時間で効率的に形成することができる。したがって、大型の光ファイバ母材をより短時間で製造することができることとなり、光ファイバ母材の製造コストを格段に低減することができる。
また、補助助燃性ガス噴出流路３５を設けたことにより、原料ガス流周りの火炎の変動が抑えられ、バーナ火炎内でのガラス微粒子の合成と堆積が安定するので、さらに堆積効率を向上させることができる。
【０１０２】
［実施例３−１］
実施例３−１では、第３実施形態のバーナ３０において、第１助燃性ガス噴出端３２１ａから第２助燃性ガス噴出端３２２ａまでの距離ｄＬ１を２５ｍｍとし（原料ガスの噴出方向に２５ｍｍ下流側）、第１助燃性ガス噴出端３２１ａから第３助燃性ガス噴出端３２３ａまでの距離ｄＬ２を５０ｍｍとした（原料ガスの噴出方向に５０ｍｍ下流側）。
このように設定したバーナ３０を用いて、ターゲットロッド２にスート体３を形成した。具体的には、バーナ３０と７５ｍｍφのターゲットロッド２を対向配置し、堆積中、原料ガス噴出端１１ａとターゲットロッド２表面との離間距離が３００ｍｍとなるように制御した。そして、原料ガスをＳｉＣｌ４、可燃性ガスをＨ２、助燃性ガスをＯ２として、ターゲットロッド２を回転させながらバーナ３０を往復移動させ、ターゲットロッド２の外周面にガラス微粒子１０２を堆積させてスート体３を形成した。このとき、ターゲットロッド２の回転速度を１００ｒｐｍ、バーナ２０のトラバース長を２０００ｍｍとし、堆積時間は３００ｍｉｎとした。また、原料ガス噴出流路３１からは原料ガスＳｉＣｌ４と助燃性ガスであるＯ２を同量で混合して噴出させ、シールガス噴出流路３６からは、シールガス噴出流路３６からは、シールガス噴出端（図１４（ａ）のＡの位置）における噴出端断面積と噴出量から、ガス温２５℃として算出した流速が０．５ｍ／ｓとなるようシールガス（Ｎ２）を供給した。
【０１０３】
また、実施例３−１では、原料ガス噴出流路３１の噴出端における流速（原料ガスの流速）を４８ｍ／ｓ、第１助燃性ガス噴出端３２１ａにおける流速（第１助燃性ガスの流速）を３６ｍ／ｓ、第２助燃性ガス噴出端３２２ａにおける流速（第２助燃性ガスの流速）を３２ｍ／ｓ、第３助燃性ガス噴出端３２３ａにおける流速（第３助燃性ガスの流速）を３２ｍ／ｓ、可燃性ガス噴出流路３３の噴出端における流速（可燃性ガスの流速）を１０ｍ／ｓ、補助助燃性ガス噴出流路３５の噴出端における流速（補助助燃性ガスの流速）を１１ｍ／ｓとした。各噴出ガスの流速は、ガス温２５℃としてガス供給量／噴出端の断面積により求まる。
そして、高温で加熱して脱水・焼結することによりスート体３を透明ガラス化し、実施例３−１に係る光ファイバクラッド用透明ガラス体を作製した。
【０１０４】
［実施例３−２］
実施例３−２では、実施例３−１と同様のバーナ３０を用いて、ターゲットロッド２にスート体を形成した。このとき、第１〜第３助燃性ガスの流速を３３ｍ／ｓとし、その他の条件は実施例３−１と同様とした。そして、高温で加熱して脱水・焼結することによりスート体３を透明ガラス化し、実施例３−２に係る光ファイバクラッド用透明ガラス体を作製した。
【０１０５】
［実施例３−３］
実施例３−３では、実施例３−１と同様のバーナ３０を用いて、ターゲットロッド２にスート体を形成した。このとき、第１助燃性ガスの流速を３２ｍ／ｓ、第２助燃性ガスの流速を３６ｍ／ｓ、第３助燃性ガスの流速を３６ｍ／ｓとし、その他の条件は実施例３−１と同様とした。そして、高温で加熱して脱水・焼結することによりスート体３を透明ガラス化し、実施例３−３に係る光ファイバクラッド用透明ガラス体を作製した。
【０１０６】
実施例３−１〜３−３における堆積速度（ｇ／ｍｉｎ）の測定結果と、作製された光ファイバクラッド用透明ガラス体の増加重量と原料ガスの導入量から算出した堆積効率（％）を表３に示す。
【０１０７】
【表３】
0005619696.tif 000004
【０１０８】
表３より、第３実施形態のバーナ３０を用いることで、高い堆積効率を実現できることが確認された。すなわち、外側に環状配置される助燃性ガス噴出流路の噴出端を、内側に環状配置される助燃性ガス噴出流路の噴出端よりも、原料ガスの噴出方向に延出させることにより、堆積効率を向上させることができる。また、実施例２との比較より、補助助燃性ガス噴出流路３５を設けることによる有効性が確認された。
また、助燃性ガス噴出流路３２を多重環構造とする場合、内側の助燃性ガス速度を外側の助燃性ガス速度よりも速くすることで、より高い堆積効率を実現できることが確認された。なお、第２実施形態のバーナ２０においても、同様の効果が得られることはいうまでもない。
【０１０９】
［第４実施形態］
図１５は、第４実施形態に係るガラス微粒子合成用バーナ（以下、バーナ）の一例を示す図である。図１５（ａ）にはバーナの長手方向の断面を模式的に示しており、図１５（ｂ）には図１５（ａ）におけるＡ−Ａ断面を示している。図１５において、第２実施形態のバーナ２０の構成要素と同一又は対応する構成要素には４０番台の符号を付し、重複する説明については省略する。
第４実施形態のバーナ４０では、第１助燃性ガス噴出流路４２１から噴出される第１助燃性ガス、第２助燃性ガス噴出流路４２２から噴出される第２助燃性ガス、第３助燃性ガス噴出流路４２３から噴出される第３助燃性ガスが、原料ガスの噴出軸ＡＸ上において焦点距離ＬＦ（例えば２００ｍｍ）の地点Ｆで単一の焦点を結ぶように助燃性ガス噴出流路４２が傾斜して配置されている点が第２実施形態のバーナ２０と異なる。その他の構成についてはバーナ２０と同様である。
【０１１０】
第４実施形態のバーナ４０によれば、第２実施形態のバーナ２０と同様に、原料ガス流の温度を、生成されたガラス微粒子が揮発を低減する適正な範囲で高温にすることができるので、良質なスート体を短時間で効率的に形成することができる。したがって、大型の光ファイバ母材をより短時間で製造することができることとなり、光ファイバ母材の製造コストを格段に低減することができる。
【０１１１】
［実施例４］
実施例４では、第４実施形態のバーナ４０において、第１助燃性ガス噴出端４２１ａから第２助燃性ガス噴出端４２２ａまでの距離ｄＬ１を２５ｍｍとし（原料ガスの噴出方向に２５ｍｍ下流側）、第１助燃性ガス噴出端４２１ａから第３助燃性ガス噴出端４２３ａまでの距離ｄＬ２を６５ｍｍとした（原料ガスの噴出方向に６５ｍｍ下流側）。なお、第１助燃性ガス噴出端４２１ａは、原料ガス噴出端とほぼ一致している。
このように設定したバーナ４０を用いて、ターゲットロッド２にスート体３を形成した。具体的には、バーナ４０と７５ｍｍφのターゲットロッド２を対向配置し、堆積中、原料ガス噴出端４１ａとターゲットロッド２表面との離間距離が３００ｍｍとなるように制御した。そして、原料ガスをＳｉＣｌ４、可燃性ガスをＨ２、助燃性ガスをＯ２として、ターゲットロッド２を回転させながらバーナ４０を往復移動させ、ターゲットロッド２の外周面にガラス微粒子１０２を堆積させてスート体３を形成した。このとき、ターゲットロッド２の回転速度を１００ｒｐｍ、バーナ４０のトラバース速度を２０００ｍｍ／ｍｉｎとし、堆積時間は３００ｍｉｎとした。また、原料ガス噴出流路４１からは原料ガスＳｉＣｌ４と助燃性ガスであるＯ２を同量で混合して噴出させ、シールガス噴出流路４６からは、シールガス噴出端（図１５（ａ）のＡの位置）における噴出端断面積と噴出量から、ガス温２５℃として算出した流速が０．５ｍ／ｓとなるようシールガス（Ｎ２）を供給した。
【０１１２】
また、実施例４では、原料ガス噴出流路４１の噴出端における流速（原料ガスの流速）を４５ｍ／ｓ、第１助燃性ガス噴出端４２１ａにおける流速（第１助燃性ガスの流速）を３５ｍ／ｓ、第２助燃性ガス噴出端４２２ａにおける流速（第２助燃性ガスの流速）を３１ｍ／ｓ、第３助燃性ガス噴出端４２３ａにおける流速（第３助燃性ガスの流速）を２２ｍ／ｓ、可燃性ガス噴出流路２３の噴出端における流速（可燃性ガスの流速）を８ｍ／ｓとした。各噴出ガスの流速は、ガス温２５℃としてガス供給量／噴出端の断面積により求まる。
そして、高温で加熱して脱水・焼結することによりスート体３を透明ガラス化し、実施例４−１に係る光ファイバクラッド用透明ガラス体を作製した。
【０１１３】
［比較例４］
図１６は、比較例４で用いたバーナの構造を示す図である。
バーナ７０は、図１６に示すように、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路７３内に、原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路７１及び助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路７２が配置されて構成されている。
原料ガス噴出流路７１は、バーナ７０の中心（可燃性ガス噴出流路７３の中心）に配置されており、この原料ガス噴出流路７１の外側に同心状にシールガス噴出流路７６が配置されている。
助燃性ガス噴出流路７２は、原料ガス噴出流路７１の外側に等間隔で環状配置された７個の小口径流路からなる第１助燃性ガス噴出流路７２１と、第１助燃性ガス噴出流路７２１の外側に等間隔で環状配置された８個の小口径流路からなる第２助燃性ガス噴出流路７２２と、第２助燃性ガス噴出流路７２２の外側に等間隔で環状配置された１２個の小口径流路からなる第３助燃性ガス噴出流路７２３とで構成された三重環構造となっている。
また、可燃性ガス噴出流路７３の外側には、シールガスを噴出するシールガス噴出流路７４が配置されており、その外側に保護フード７７が配置されている。
【０１１４】
図１６に示すバーナ７０は、第４実施形態のバーナ４０（図１５参照）とほぼ同様であり、第２助燃性ガス噴出端７２２ａ及び第３助燃性ガス噴出端７２３ａが、第１助燃性ガス噴出端７２１ａとほぼ同じ位置となっている点が、バーナ４０と異なる。
このように設定したバーナ７０を用いて、実施例４と同様のスート形成条件により、ターゲットロッド２にスート体を形成した。そして、高温で加熱して脱水・焼結することによりスート体３を透明ガラス化し、比較例４に係る光ファイバクラッド用透明ガラス体を作製した。
【０１１５】
実施例４及び比較例４における堆積速度（ｇ／ｍｉｎ）の測定結果と、作製された光ファイバクラッド用透明ガラス体の増加重量と原料ガスの導入量から算出した堆積効率（％）を表４に示す。
【０１１６】
【表４】
0005619696.tif 000005
【０１１７】
表４より、第４実施形態のバーナ４０を用いることで、高い堆積効率を実現できることが確認された。すなわち、多重環構造を構成するそれぞれの助燃性ガス噴出流路４２１，４２２，４２３を、原料ガス噴出流路から噴出される原料ガスの噴出軸上で単一焦点を結ぶように配置する場合にも、外側の環状構造を構成する助燃性ガス噴出流路の噴出端を、内側の環状構造を構成する助燃性ガス噴出流路の噴出端よりも、原料ガスの噴出方向下流側に延出させ、さらに、それぞれの助燃性ガス噴出流路の噴出端を、単一焦点よりも上流側に位置させることで、堆積効率と堆積速度の向上を図ることができた。
【０１１８】
また、第４実施形態のバーナ４０において、第３実施形態のように補助助燃性ガス噴出流路を設けることにより、さらに堆積効率と堆積速度の向上を図ることができる。この場合、補助助燃性ガス噴出流路を、噴出端が助燃性ガス噴出端４２１ａ、４２２ａ、４２３ａよりも、原料ガスの噴出方向下流側に位置させるのが望ましい。
【０１１９】
［第５実施形態］
図１７は、第５実施形態に係るガラス微粒子合成用バーナ（以下、バーナ）の一例を示す図である。図１７（ａ）にはバーナの長手方向の断面を模式的に示しており、図１７（ｂ）には図１７（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示している。
なお、第２実施形態のバーナ２０と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
【０１２０】
図１７に示すように、バーナ１０ｅは、バーナ２０（図１２参照）と同様の原料ガス噴出流路２１、助燃性ガス噴出流路２２（第１助燃性ガス噴出流路２２１、第２助燃性ガス噴出流路２２２、第３助燃性ガス噴出流路２２３）、可燃性ガス噴出流路２３、シールガス噴出流路２６を備えてなるメインバーナ５ｚと、可燃性ガス噴出流路２３の外側に、シールガスを噴出するシールガス噴出流路１４ｅが外側ガス噴出流路として同心状に配置されているサブバーナ５ｅを、備えている。
サブバーナ５ｅのシールガス噴出流路１４ｅは、例えば、特開平７−１４４９２７号公報に記載されているスパイラルノズルの技術を適用してなる流路であって、メインバーナ５ｚの可燃性ガス噴出流路２３に向かってある角度をもち、しかもシールガス噴出流路１４ｅの円筒状の内壁の周方向にもある角度をもってシールガスを噴出するように構成されている。具体的には、シールガス噴出流路１４ｅから噴出されるシールガスは、原料ガスの噴出軸ＡＸ上において焦点を結ぶようになっている。
このメインバーナ５ｚとサブバーナ５ｅは、着脱可能に構成されており、メインバーナ５ｚとサブバーナ５ｅの嵌合部分は、例えば、テーパ状の摺り合わせ嵌合構造になっている。このような嵌合構造によって、メインバーナ５ｚとサブバーナ５ｅの間の気密性が保持でき、メインバーナ５ｚとサブバーナ５ｅの中心軸合わせを容易にできる。
【０１２１】
そして、メインバーナ５ｚにサブバーナ５ｅを組み付けた状態で、サブバーナ５ｅのシールガス噴出流路１４ｅは、メインバーナ５ｚ助燃性ガス噴出流路２２（２２１，２２２，２２３）から噴出される助燃性ガスの角度よりも大きな角度で、原料ガスの噴出軸ＡＸ上に向けてシールガスを噴出させるように構成されている。なお、メインバーナ５ｚの助燃性ガス噴出流路２２から噴出される助燃性ガスは、原料ガス噴出流路２１から噴出される原料ガスの噴出軸ＡＸ上の地点Ｆ（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３）で焦点を結ぶように噴出される。
このように、メインバーナ５ｚの助燃性ガス噴出流路２２から噴出される助燃性ガスの角度よりも大きな角度で、サブバーナ５ｅのシールガス噴出流路１４ｅからシールガスを噴出させることによって、バーナ１０ｅの内側に空気が逆流して流入することを防ぐことができる。
【０１２２】
このようなメインバーナ５ｚとサブバーナ５ｅを備えるバーナ１０ｅであっても、前述したバーナ１０ａと同様に、バーナ１０ｅの火炎温度の低下に伴って起こるスート密度の低下を防ぐことができる。
また、バーナ１０ｅの内側に空気が流入することによるバーナ１０ｅ内でのガスの流れが乱されることを防ぐことで、バーナ先端焼けを防止することができる。
また、メインバーナ５ｚとサブバーナ５ｅが着脱可能であるので、メインバーナ５ｚからサブバーナ５ｅを取り外して、メインバーナ５ｚ、あるいはサブバーナ５ｅ内に付着したガラス微粒子などを除去する清掃・メンテナンスを容易に行うことが可能になる。
また、メインバーナ５ｚとサブバーナ５ｅを着脱可能としたことで、サブバーナ５ｅのみを交換することが可能になり、比較的低コストでバーナ１０ｅの性能を維持することができる。
【０１２３】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
第１実施形態では、助燃性ガス噴出流路を一重環構造とした場合について説明したが、助燃性ガス噴出流路を多重環構造とする場合にも本発明を適用できる。また、第２実施形態から第４実施形態では、助燃性ガス噴出流路を三重環構造とした場合について説明したが、助燃性ガス噴出流路を二重環構造とする場合にも本発明を適用できる。
また、ガラス微粒子堆積体の製造方法においては、実施形態のバーナ１０（１０ａ〜１０ｈ）、２０、３０、４０をターゲットロッドの長手方向に複数台並べて配置するようにしてもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２４】
１      光ファイバ母材
２      ターゲットロッド
３      スート体
５、５ｚ    メインバーナ
５ａ〜５ｄ  サブバーナ
１０ａ〜１０ｄ  ガラス微粒子合成用バーナ
１０    ガラス微粒子合成用バーナ
１１    原料ガス噴出流路
１２    助燃性ガス噴出流路
１３    可燃性ガス噴出流路
１４    シールガス噴出流路
１４ｅ  シールガス噴出流路
１５    補助助燃性ガス噴出流路
１６    シールガス噴出流路
１７    保護フード
１７ｃ、１７ｇ、１７ｈ  保護フード
１７１  テーパ部
１７２  逆テーパ部
１８    エア噴出流路
２０    ガラス微粒子合成用バーナ
２１    原料ガス噴出流路
２２    助燃性ガス噴出流路
２２１  第１助燃性ガス噴出流路
２２２  第２助燃性ガス噴出流路
２２３  第３助燃性ガス噴出流路
２３    可燃性ガス噴出流路
２４    シールガス噴出流路
２６    シールガス噴出流路
【図１】
0005619696.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0005619696.tif 000021
【図１７】
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